(57)【要約】  【課題】薄膜形成のプロセス、真空容器又はキャリア増倍層を必要としない構造で製造が容易であり、発光効率が良好で大型ディスプレイを作製したときの消費電力が比較的小さく、かつ発光の際のクロストークを回避した表示装置を提供する。  【解決手段】多孔質発光層(2)と、前記多孔質発光層(2)を支える基板(5)と、前記多孔質発光層(2)に近接して形成された放電を発生させる少なくとも一対の電極(6,7)からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段(11)を設置することにより表示装置(1)が構成される。発光素子の駆動に際して、一対の電極(6,7)間に交流又は直流電界を印加すると電極(6,7)間で沿面放電が発生し、電子や紫外光が放出される。これらの電子や紫外光が蛍光体や多孔質発光体の発光中心を励起することにより発光させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質発光層と、前記多孔質発光層を支える基板と、前記多孔質発光層に近接して形成された放電を発生させる少なくとも一対の電極からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段を有する表示装置。
【請求項２】
前記放電分離手段が隔壁である請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記放電分離手段が空間である請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記空間が気体、液体又はゲルで充填されてなる請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記放電分離手段として多孔質発光層に蛍光体のない部分又は蛍光体の密度の小さい部分を形成してなる請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記放電分離手段として多孔質発光層に気孔率の小さい箇所を形成してなる請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記放電分離手段として多孔質発光層に放電距離の大きい部分を形成してなる請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記多孔質発光層を支える基板に対向させるように蓋を配備してなる請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記蓋もしくは前記基板と多孔質発光層との間に間隙を有してなる請求項１又は８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記間隙が大気、不活性ガスから選ばれた少なくとも１つ又は減圧された前記気体から選ばれた少なくとも一つを含んでなる請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記基板又は蓋の少なくとも一方が透光性を有する請求項１又は９に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記単位発光素子が少なくとも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）又は青（Ｂ）を発光する請求項１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記隔壁が電気絶縁性を有する材料からなる請求項１に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記隔壁が導電性を有する材料からなる請求項１に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記気孔率の小さい箇所における気孔率の値が１０％以下である請求項６に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記多孔質発光層が大気、不活性ガスから選ばれた少なくとも１つ又は減圧された前記気体から選ばれた少なくとも１つを含んでなる請求項１に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記多孔質発光層が表面に電気絶縁層を有する蛍光体粒子からなる請求項１に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記多孔質発光層が蛍光体粒子と電気絶縁性繊維からなる請求項１に記載の発光素子表示装置。
【請求項１９】
前記多孔質発光層が表面に電気絶縁層を有する蛍光体粒子と電気絶縁性繊維からなる請求項１に記載の表示装置。
【請求項２０】
前記多孔質発光層の密度が理論密度の５０〜９０％の範囲にある請求項１７、１８又は１９に記載の表示装置。
【請求項２１】
前記大気、不活性ガス又は減圧された前記気体から選ばれた少なくとも１つの気体からなる雰囲気中で駆動させる請求項１に記載の表示装置。
【請求項２２】
前記少なくとも２つの電極に直流又は交流電界を印加して沿面放電を発生させて多孔質発光層を発光させる請求項１に記載の表示装置。
【請求項２３】
前記多孔質発光層に他の電極を形成してなる請求項１に記載の表示装置。
【請求項２４】
前記他の電極が背後電極である請求項２３に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置（ディスプレイ）に関するものである。特に構成が簡単で製造が容易であり、低消費電力であり、かつ大画面ディスプレイ用としての単位発光素子の集合体からなる表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、大型のフラットディスプレイとして液晶ディスプレイやプラズマディスプレイが広く使用されるようになってきているが、さらに高画質、高効率であるディスプレイを追求する開発が進められている。このようなディスプレイの候補として、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）や電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）がある。非特許文献1にはＥＬＤについて、概ね次のように記載されている。前者は発光層である蛍光体に電気絶縁層を介して電界を加える構造を基本とするものであり、有機分散型と薄膜型が知られている。有機分散型は不純物のＣｕなどを添加したＺｎＳの粒子を有機物中に分散させ、この上に電気絶縁層を形成し、上下の電極で挟持する構造を有する。不純物は蛍光体粒子中にｐｎ接合を形成し、電界が印加されると接合面に発生する高電界により放出された電子が加速されたのち、正孔と再結合して発光する。薄膜型は発光層であるＭｎドープＺｎＳなどの蛍光体薄膜が電気絶縁体層を介して電極を配置する構造を有している。電気絶縁体層が存在することにより発光層には高電界を印加することが可能となり、電界で加速された放出電子が発光中心を励起し発光する。
【０００３】
一方、ＦＥＤは真空容器中に電子放出素子とこれに対向させた蛍光体よりなる構造を有し、電子放出素子により真空中に放出された電子を加速して蛍光体層に照射し発光させるものである。
【０００４】
いずれのデバイスも電子放出が発光のきっかけとなるため、低電圧、高効率で電子を放出する技術が重要である。このような技術として強誘電体の分極反転による電子放出が着目されている。例えば、下記非特許文献２には、図１５で示すように、一方の面に設置された平面電極３２と他方の面に設置された格子状電極３３を有するＰＺＴセラミック３１を真空容器３６中でグリッド電極３５を介して白金電極３４に対向させ、電極間にパルス電圧を印加することにより、電子が放出されることを提案している。３７は排気口である。同提案によれば、容器内の圧力は1.33Pa(10-2Torr)であり、大気圧では放電しないと記載されている。
【０００５】
強誘電体の分極反転により放出される電子を真空容器中で加速し、蛍光体層を発光させること、あるいはこの発光を用いたディスプレイは、下記特許文献１や下記特許文献２にも記載されているが、基本的な構成は非特許文献２の白金電極に代えて、蛍光体層を有する電極とする構成により、蛍光体層を発光させるものである。
【０００６】
一方、強誘電体の分極反転による放出電子を非真空中で用いた発光素子は例えば、下記特許文献３に電気発光面光源素子として開示されている。この素子は、図１６に示すように、基板４５上に下部電極４２、強誘電体薄膜４１、上部電極４３、キャリア増倍層４８、発光層４４、透明電極４６の順で形成されており、上部電極は開口部４７を有している。下部電極と上部電極間の印加電圧パルスを反転させることにより電子が上部電極開口部よりキャリア増倍層に放出され、さらに透明電極に印加された正の電圧により加速され、電子を増倍しつつ発光層に達して発光する。キヤリア増倍層は誘電率が比較的低く、かつ発光層で放出される発光波長を吸収しないバンドギャップを有する半導体で構成されていることが記載されている。この素子は、一種のＥＬＤと考えることができる。また、特許文献４には、スパッタにより形成された蛍光体からなる発光層を表裏の電気絶縁層で挟持してパルス電界を印加する構成において、一方の電気絶縁体が強誘電体薄膜からなる構成が開示されている。
【特許文献１】特開平０７−６４４９０号公報
【特許文献２】米国特許第５４５３６６１号明細書
【特許文献３】特開平０６−２８３２６９号公報
【特許文献４】特開平０８−０８３６８６号公報
【非特許文献１】松本正一編著、「電子ディスプレイ」、オーム社、平成７年７月７日、ｐ．１１３−１２５
【非特許文献２】Jun-ichi Asano 他,'Field-Exited Electron Emission from Ferroelectric Ceramic in Vacuum' Japanese Journal of Applied Physics Vol.31 Part 1 p.3098-3101,Sep/1992
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記の従来技術において真空容器を要するものは構造が複雑であり、かつ高価になるといった問題がある。例えば、ＦＥＤは高発光効率のディスプレイを構成できるが、真空容器を必要とするため、構造が複雑となっている。
【０００８】
また、プラズマディスプレイでは放電エネルギーが一旦紫外光エネルギーに変換され、紫外光が蛍光体の発光中心を励起することによって発光させるため発光効率を高くすることが困難であり、大型ディスプレイを作製したとき消費電力が大きくなるといった問題がある。
【０００９】
また、薄膜ＥＬを用いるものは薄膜形成プロセスを用いるため、設備が大型になるといった問題がある。さらに、大画面のディスプレイの作製が困難であり、製品化されたものは知られていない。
【００１０】
本発明は、前記のような薄膜プロセス、真空容器及びキャリア増倍層を必要としないのみならず、多孔質発光層で構成された比較的簡単な構造の発光体からなるものであり、製造が容易な表示装置を提供する。また、低消費電力で、かつ大画面ディスプレイ用に好適で、発光の際にクロストークのない単位発光素子の集合体からなる表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記従来の課題を解決するために、本発明の表示装置は多孔質発光層、前記多孔質発光層を支える基板、及び前記多孔質発光層に近接して形成された放電を発生させる少なくとも一対の電極からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段を有してなるものである。
【００１２】
本発明においては放電分離手段として、特に隔壁、空間、多孔質発光層における蛍光体の密度差、気孔率の差、又は放電距離の差等を利用することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の表示装置を構成する多孔質発光層からなる単位発光素子は沿面放電による発光であるために、従来のように表示装置の作製に際して薄膜形成プロセスを用いることがなく、真空容器やキャリア増倍層を必要としないので構造が簡単であり、製造も容易である。また、このような多孔質発光層からなる単位発光素子は発光効率が良好であり、大画面ディスプレイにしたときの消費電力が比較的小さい表示装置を提供することができる。
【００１４】
さらに、本発明は多孔質発光層、前記多孔質発光層を支える基板、前記多孔質発光層に近接して形成された放電を発生させる少なくとも一対の電極からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段を有するものであり、発光に際してクロストークを回避した表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の表示装置は多孔質発光層、前記多孔質発光層を支える基板、及び前記多孔質発光層に近接して形成された放電を発生させる少なくとも一対の電極からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段を有するものである。
【００１６】
上記のように構成することにより、少なくとも一対の電極間に交流又は直流電界を印加すると電極間の多孔質発光層で沿面放電が発生し、電子や紫外光が放出される。放出された電子や紫外光が多孔質発光層の発光中心を励起することにより発光する。
【００１７】
本発明の表示装置は沿面放電による発光であるために、薄膜形成プロセス、真空容器、キャリア増倍層等を必要としないので構造が簡単であり、製造が容易であるという特徴を有している。また、発光効率が良好であり、大型ディスプレイを作製した際の消費電力が比較的小さいものとなる。さらに、単位発光素子間に放電分離手段を設けることにより、発光の際のクロストークを回避するようにしたものである。
【００１８】
本発明において、単位発光素子の１単位の面積は、縦４０〜６００μｍ、横４０〜６００μｍの範囲であることが好ましい。また、前記単位発光素子を形成するための放電分離手段は、隔壁、空間、空間に気体を充填したもの、空間に液体を充填したもの、空間にゲルを充填したもの、多孔質発光層に蛍光体のない部分若しくは蛍光体の密度の小さい部分を形成したもの、多孔質発光層に気孔率の小さい箇所を形成したもの、及び多孔質発光層に放電距離の大きい部分を形成したものから選ばれる少なくとも一つの手段を使用することができる。
【００１９】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１乃至図４を参照しながら、多孔質発光層、前記多孔質発光層を支える基板、及び前記多孔質発光層に近接して形成された放電を発生させる少なくとも一対の電極からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段を有する表示装置において、特に放電分離手段として隔壁を単位発光素子間に設けた表示装置について説明する。
【００２１】
図１は本実施の形態における表示装置の断面図であり、図２乃至図４は本実施の形態における表示装置の製造工程を説明するための図である。これらの図において１は表示装置、２は多孔質発光層、３は蛍光体粒子、４は電気絶縁層、５は基板、６はＡ電極、７はＢ電極、８は蓋、及び１１は隔壁である。
【００２２】
図２に示すように、ガラス板からなる透光性の基板５の上にＡｇ電極ペーストを３０μｍの厚さに焼き付けてＡ電極６を形成する。次に、ＭｇＯ等の金属酸化物からなる電気絶縁層４で表面を被覆した蛍光体粒子３を下記の要領で準備する。
【００２３】
蛍光体粒子３として、平均粒径が２〜３μｍのＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+（青）、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ2+（緑）、ＹＢＯ3：Ｅｕ3+（赤）等の無機化合物を用いることが可能である。その表面にＭｇＯからなる電気絶縁層４を形成する方法はいずれの蛍光体粒子についても共通であり、具体的にはＭｇプレカーサー錯体溶液に蛍光体粒子３を加えて長時間にわたって攪拌してから蛍光体粒子を取り出して乾燥後、大気中において４００〜６００℃で熱処理することにより、ＭｇＯの均一なコーティング層、すなわち電気絶縁層４を蛍光体粒子３の表面に形成させた。
【００２４】
本実施の形態においては上記の電気絶縁層４を有する蛍光体粒子５０ｗｔ％に対してα−テレピネオール４５ｗｔ％、エチルセルロース５ｗｔ％を混練したペーストをそれぞれの蛍光体毎に調製し、これを用いて図３に示すように所望の形状にスクリーン印刷してから熱処理する操作を複数回繰り返し行うことにより、印刷された箇所の厚さが数μｍ〜１００μｍになるように調整した。
【００２５】
なお、多孔質発光層の形成に際しては図３に示すように、赤、緑及び青の発光が得られるように多孔質発光層を順々に所定のパターンにそれぞれ印刷して、規則的に並べられた単位発光素子を形成する方法が一般的であるが、白色発光の得られる多孔質発光層を形成し、のちにカラーフィルターを用いて発光色の分離を行う方法を用いても差し支えない。
【００２６】
上記のようにして、多孔質発光層を印刷した基板５を最終的にＮ2雰囲気中において、４００〜５８０℃で２〜５時間にわたって熱処理することにより、約５０〜８０μｍの厚さの多孔質発光層２からなる単位発光素子の集合体を形成した。なお、基板５として耐熱性のセラミック板を用いる場合には４００〜１２００℃の範囲で熱処理を施すことが可能である。
【００２７】
次に、多孔質発光層２からなる各単位発光素子の間隙にガラスペーストをスクリーン印刷し、乾燥させて５８０℃で焼成することにより、図４に示すように隔壁１１を形成する。
【００２８】
単位発光素子の１単位の面積は縦５１０μｍ×横１７０μｍ、隔壁１１の幅は３０μｍであった。
【００２９】
本実施の形態においては隔壁の形成は多孔質発光層を形成してからのちに行ったが、隔壁の形成が先であっても差し支えない。また、隔壁１１はセラミック粒子を含有するガラスペーストや樹脂を用いて形成することも可能である。具体的には、前者ではセラミックとガラス（重量比で１：１）の混合粒子５０ｗｔ％に対してα−テレピネオール５０ｗｔ％を加えて混練したペーストを所定のパターンにスクリーン印刷してから乾燥することを繰り返し、印刷された厚さが数〜１００μｍになるように調整し、Ｎ2雰囲気中において、４００〜５８０℃で２〜５時間にわたって熱処理することにより、約１５〜８０μｍの厚さの隔壁１１を形成することができる。後者においては熱硬化性樹脂を用いて隔壁を形成するものであり、主たるものとしてエポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂の使用が可能であり、これらのうちの１つを単位発光素子の間隙に約１５〜８０μｍの厚さに印刷することにより行うことができる。
【００３０】
また、隔壁はフォトリソグラフィーの技法を用いて、レジスト膜を単位発光素子間の空隙に形成してもよい。これらの有機化合物からなる隔壁を形成する場合には耐熱性を考慮すれば最初に多孔質発光層を形成し、そののちに隔壁を形成する必要がある。
【００３１】
上記のようにして、隔壁１１を形成してからＡｇ電極ペーストを３０μｍの厚さに焼き付けてＢ電極を形成したガラス板等の透光性の蓋８で多孔質発光層の集合体の全体を覆うように密着させると、図１に示す本実施の形態における表示装置１が得られる。このような蓋８は表示装置を保護する役目も果たしている。なお、基板５と蓋８は少なくともいずれか一方が透光性であればよく、発光の必要な方向により決定すればよい。
【００３２】
また、静電遮蔽効果を有する隔壁１１として導電性の材料を用いて隔壁を形成することも可能である。導電性隔壁として、各種の金属材料の析出物や堆積物により形成することが可能である。その一例として、無電解ニッケルめっきを用いて形成する方法がある。具体的には、まずセラミック製の基板５の表面において隔壁を形成する箇所を除いて、それ以外の箇所にレジスト膜を形成する。しかるのちに、基板５を塩化錫と塩化パラジウムからなる溶液で処理する。このような処理はキャタライジング／センシタイジング処理といわれ、前後処理を含めて市販の処理剤で容易に行うことが可能である。
【００３３】
処理後にレジスト膜を剥離すると、隔壁を形成させる箇所にのみパラジウムの微粒子が付着する。このようにして処理されたセラミック製の基板５を硫酸ニッケルと次亜燐酸ナトリウムを主成分とする溶液（ｐＨ４〜６）に浸漬し、９０℃程度の温度で１５〜８０μｍの厚さに金属ニッケルを析出させることにより、基板５の表面に所定の形状の隔壁１１を形成することができる。
【００３４】
しかるのちに、基板５にＡｇ電極ペーストを焼き付けてＡ電極６を形成し、さらに既述した蛍光体粒子を含有するペーストを印刷して焼成することを繰り返して多孔質発光体層を所定のパターン状に形成し、単位発光素子の集合体を作製する。最終的にＢ電極としてのＡｇ電極ペーストが焼き付けられた透光性のガラス板である蓋８で全体を覆うと本実施の形態の表示装置１が得られる。
【００３５】
上述のようにして、本実施の形態においては多孔質発光層と、前記多孔質発光層を支える基板と、前記多孔質発光層に近接して形成された放電を発生させる少なくとも一対の電極からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段を有する表示装置において、図１に示すように、特に放電分離手段として隔壁を単位発光素子間に設けた表示装置１を作製することができる。
【００３６】
なお、本実施の形態においては蛍光体粒子３の表面をＭｇＯからなる電気絶縁層４で被覆したものを使用した。
【００３７】
ＭｇＯと同様の作用を有する電気絶縁層としては、上記のＭｇＯ以外に、Ｙ2Ｏ3，Ｌｉ2Ｏ，ＣａＯ，ＢａＯ，ＳｒＯ，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＭｇＴｉＯ3，ＣａＴｉＯ3，ＢａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3，ＺｒＯ2，ＴｉＯ2,Ｂ2Ｏ3から選択された少なくとも１つを用いることができる。これらの酸化物の標準生成自由エネルギーΔＧf0は非常に小さく（例えば、室温で−１００kcal/mol以下）、安定な物質であり、誘電率は１００以上である。また、これらの電気絶縁層は抵抗値が高く放電が発生し易く、還元され難い物質であるため、放電に際して蛍光体の紫外光劣化を抑制する保護膜としても優れていて、その結果蛍光体の耐久性も高くなり好都合である。
【００３８】
また、電気絶縁層の形成には上記のゾル・ゲル法以外に化学吸着法や、ＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法、レーザ法、剪断応力法などを用いる物理吸着法によって行うことも可能である。電気絶縁層は均質、均一であって剥離しないことが望ましく、電気絶縁層を形成する際には蛍光体の粒子を酢酸、シュウ酸、クエン酸などの弱酸溶液に浸漬し、表面に付着している不純物を洗浄することが肝要である。
【００３９】
さらに、電気絶縁層を形成する前に蛍光体の粒子を窒素雰囲気中で２００〜５００℃、１〜５時間程度前処理することが望ましい。その理由は、通常の蛍光体粒子は吸着水や結晶水を多量に含んでおり、このような状態で電気絶縁層を形成すると輝度低下や発光スペクトルのシフト等の寿命特性に好ましくない影響を及ぼすことになるからである。蛍光体の粒子を弱酸性溶液で洗浄する場合にはその後によく水洗してから上記の前処理を行う。
【００４０】
また、多孔質発光層を形成する熱処理工程で留意すべきことは、熱処理温度と雰囲気である。本実施の形態では窒素雰囲気中で４５０〜１２００℃の温度範囲で熱処理を施したために、蛍光体にド−プされた希土類原子の価数に変化がなかった。しかし、この温度範囲より高温で処理するときには希土類原子の価数が変化することや電気絶縁層と蛍光体からなる固溶体が発生する可能性があり注意が必要である。
【００４１】
また、熱処理温度の上昇と共に多孔質発光層の焼結密度が大きくなることにも注意が必要であり、これらのことから判断すると最適の熱処理温度としては４５０〜１２００℃の範囲が好ましい。熱処理雰囲気については、上述のように蛍光体粒子にド−プされている希土類原子の価数に影響を及ぼさないようにするために窒素雰囲気が好ましい。
電気絶縁層の厚さは本実施の形態では０．１〜２．０μm程度としたが、蛍光体粒子の平均粒径や沿面放電を効率よく発生させることを考慮して決定される。また、蛍光体の平均粒径がサブミクロンオーダーになると、比較的薄く被覆する方がよい。電気絶縁層が厚くなると発光スペクトルのシフト、輝度低下等が発生するため好ましくない。逆に、電気絶縁層が薄くなると沿面放電がやや発生し難くなることが推定される。従って、蛍光体粒子の平均粒径と電気絶縁層の厚さの関係は前者１に対して後者が１／１０〜１／５００の範囲にあることが望ましい。
【００４２】
次に、この表示装置１の発光作用について図１を参照しながら説明する。
【００４３】
図１に示すように表示装置１を駆動するために、一対の電極であるＡ電極６とＢ電極７の間に電界を印加すると電極間において沿面放電が発生し、その結果、電子や紫外光が放出される。電界は直流電界でもよいが、短絡を回避するためには交流電界の方が望ましい。交流電界においては正負の電圧が交互に繰り返し印加されることから、それに伴って正負極性の沿面放電が繰り返し発生し、直前の半周期に発生した放電によって、残留している電荷の中を沿面放電が進むことになるので、放電が直流電界の場合に比べて伸長し易くなるという性質があり、このような理由から沿面放電の発生には交流電界を用いる方が効果的である。
【００４４】
沿面放電は電界の印加により継続して生じ、その際発生した電子や紫外光が蛍光体の発光中心に衝突し、蛍光体粒子３が励起されて発光する。
【００４５】
なお、印加する交流電界の波形を正弦波やノコギリ波から矩形波に変えることにより、また周波数を数十Hzから数千Hz上げることで沿面放電による電子や紫外光の放出が非常に激しくなり、発光輝度が向上する。また、交流電界の電圧値を上げるに従いバースト波が発生する。バースト波の発生周波数は正弦波ではピークの直前、ノコギリ波や矩形波ではピ−ク時に発生し、バースト波の電圧を上げるに従い発光輝度が向上した。いったん沿面放電が開始されると、紫外光や可視光線も発生するので、これらの光線による蛍光体粒子３の劣化を抑制する必要があり、発光開始後には電圧を低減させる方が好ましい。
【００４６】
本実施の形態においては多孔質発光層の厚さに対して、約０．７２〜１．５ｋV／ｍｍの電界を印加して蛍光体粒子３を発光させて、その後約０．５〜１．０ｋV／ｍｍの交流電界を印加することにより、沿面放電を継続して行わせて蛍光体粒子３の発光を持続させた。印加する電界は大きくなると電子や紫外光の発生を促進するが、小さいとそれらの発生は不十分になる。
【００４７】
また、放電時の電流値は０．１ｍA以下であり、発光がはじまると電圧を印加時の５０〜８０％程度に低下させても発光が継続し、三色いずれの発光においても高輝度、高コントラスト、高認識性、高信頼性の発光であることが確認された。
本実施の形態においては駆動を大気中で行ったが、不活性ガス中や減圧された気体中で実施しても同様に発光することを確認した。
【００４８】
本実施の形態の表示装置によれば、沿面放電による発光であるために、従来のように表示装置の作製に際して薄膜形成プロセスを用いることがなく、真空系やキャリア増倍層を必要としないので構造が簡単であり、製造や加工も容易である。また、発光効率が良好であり、大画面ディスプレイにしたときの消費電力が比較的小さい表示装置を提供することができる。本実施の形態においては単位発光素子の境界に放電分離手段として隔壁を設置することにより、比較的簡便な方法で発光の際のクロストークを回避することができる。
【００４９】
（実施の形態２）
図５を参照しながら、多孔質発光層と、前記多孔質発光層を支える基板と、前記多孔質発光層に近接して形成された放電を発生させる少なくとも一対の電極からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段を有する表示装置において、特に放電分離手段として単位発光素子間に空間を設けた表示装置について説明する。
【００５０】
図５は本実施の形態における表示装置の断面図であり、図において１は表示装置、２は多孔質発光層、３は蛍光体粒子、４は電気絶縁層、５は基板、６はＡ電極、７はＢ電極、８は蓋、１２は空間及び１５は側壁である。
【００５１】
図５に示すように、本実施の形態においては実施の形態１で隔壁を設けなかったこと以外は実施の形態１と同様にして表示装置１を作製した。本実施の形態においては隔壁を配備しないことに特徴があり、隔壁の存在しない箇所、すなわち空間１２が隔壁の代替としての役割を果たすことになる。なお、図５において側壁１５を設けてあるが、設けなくても差し支えない。側壁１５の具体的な作製は実施の形態１において、隔壁１１を作製した方法に準じて行うことが可能である。単位発光素子及び空間の寸法は、実施の形態１と同様にした。
【００５２】
また、図５の空間１２における空気放電を回避させるために、空間にゲル状の物質を介在させてもよい。具体的には、硬化後にゲル状の物質になるシリコーンゲルを空間１２に注入することにより容易に行うことが可能である（図示せず）。
【００５３】
上記のようにして、本実施の形態においては、多孔質発光層と、前記多孔質発光層を支える基板と、前記多孔質発光層に近接して形成された放電を発生させる少なくとも一対の電極からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段を有する表示装置において、特に放電分離手段として単位発光素子間に空間１２を設けた表示装置１が得られる。
【００５４】
次に、この表示装置１の発光作用について図５を参照しながら説明する。
【００５５】
図５に示すように表示装置１を駆動するために、一対の電極であるＡ電極６とＢ電極７の間に電界を印加すると電極間において沿面放電が発生し、その結果、電子や紫外光が放出される。電界は直流電界でもよいが、交流電界の方が効果的である。その理由は交流電界の場合には短絡を回避させ、かつ沿面放電が伸長し易くなるという性質があるからである。
【００５６】
本実施の形態においても沿面放電は電界の印加により継続して生じ、その際発生した電子や紫外光が蛍光体の発光中心に衝突し、蛍光体粒子３が励起されて発光する。なお、印加する交流電界の波形を正弦波やノコギリ波から矩形波に変えることにより、また周波数を数十Hzから数千Hz上げることで沿面放電による電子や紫外光の放出が非常に激しくなり、発光輝度が向上する。
【００５７】
また、交流電界の電圧値を上げるに従いバースト波が発生する。バースト波の発生周波数は正弦波ではピークの直前、ノコギリ波や矩形波ではピ−ク時に発生し、バースト波の電圧を上げるに従い発光輝度が向上した。いったん沿面放電が開始されると、紫外光や可視光線も発生するので、これらの光線による蛍光体粒子３の劣化を抑制する必要があり、発光開始後には電圧を低減させる方が好ましい。
【００５８】
本実施の形態においては、多孔質発光層の厚さに対して約０．７２〜１．５ｋV／ｍｍの電界を印加して蛍光体粒子３を発光させて、その後約０．５〜１．０ｋV／ｍｍの交流電界を印加することにより、沿面放電を継続して行わせて蛍光体２の発光を持続させた。印加する電界は大きいと電子や紫外光の発生を促進するが、小さいとそれらの発生は不十分になる。また、放電時の電流値は０．１ｍA以下であり、発光がはじまると電圧を印加時の５０〜８０％程度に低下させても発光が確認された。
【００５９】
本実施の形態においては駆動を大気中で行ったが、不活性ガス中や減圧された気体中で実施しても同様に発光することを確認した。
【００６０】
本実施の形態の表示装置によれば、沿面放電による発光であるために、従来のように表示装置の作製に際して薄膜形成プロセスを用いることがなく、真空系やキャリア増倍層を必要としないので構造が簡単であり、加工も容易である。また、発光効率が良好であり、大画面ディスプレイにしたときの消費電力が比較的小さい表示装置を提供することができる。本実施の形態においては単位発光素子の境界に空間を介在させ、これを放電分離手段とすることにより、特に隔壁を設置することなく、簡便な方法で発光のクロストークを回避することができるので好都合である。
【００６１】
（実施の形態３）
図６を参照しながら、多孔質発光層、前記多孔質発光層を支える基板、及び前記多孔質発光層に近接して形成された放電を発生させる少なくとも一対の電極からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段を有する表示装置において、特に放電分離手段として多孔質発光層に蛍光体の存在しない部分又は蛍光体密度の小さい箇所を設けた表示装置について説明する。
【００６２】
図６は本実施の形態における表示装置の断面図であり、図において１は表示装置、２は多孔質発光層、３は蛍光体粒子、４は電気絶縁層、５は基板、６はＡ電極、７はＢ電極、８は蓋、（ｄ）は多孔質発光層において蛍光体密度の大きい箇所及び（ｔ）は蛍光体密度の小さい箇所である。
【００６３】
図６に示すように、ガラス製の基板５にＡｇペーストを厚さ３０μｍに焼き付けてＡ電極６を形成した。その上に無機繊維からなるセラミック板（厚さが約１ｍｍ、Ａｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2系で気孔率が約４５％のセラミック繊維板）をコロイダルシリカで貼付した。なお、本実施の形態においてはコロイダルシリカを用いたが、水ガラスやエポキシ樹脂を用いて貼り付けることも可能である。
【００６４】
次に、実施の形態１と同様に表面を電気絶縁層４で被覆した蛍光体粒子５０ｗｔ％に対して、α−テレピネオール５０ｗｔ％を混練したペーストをそれぞれの発光色毎に調製する。これを用いて上記のセラミック繊維板に所定のパターンにスクリーン印刷してから１２０〜１５０℃の温度で１０〜３０分間乾燥する。このような操作を複数回繰り返すことにより、上記のペーストをセラミック繊維板の内部に染み込ませて蛍光体粒子３をセラミック板に担持させた。
【００６５】
こうすることにより、ペーストが印刷された箇所は多孔質発光層からなる単位発光素子が構成されることになり、図６の多孔質発光層２は基板５の上にこれらの単位発光素子がパターン状に規則的に配置された集合体の断面のようすを示している。単位発光素子の１単位の面積は縦５１０μｍ×横１７０μｍであった。
【００６６】
しかるのちに、Ａｇ電極ペーストを厚さ３０μｍに焼き付けてＢ電極７を形成した透明なガラス板からなる蓋８をコロイダルシリカで上部に貼付することにより、本実施の形態の表示装置１を作製した。図６は得られた表示装置の断面図であり、ペーストが印刷された箇所とそうでない箇所の断面が対比して示されていて、前者は単位発光素子としての機能を有する蛍光体密度の大きい箇所（ｄ）であり、後者は発光素子として機能しない蛍光体密度の小さい箇所（ｔ）である。このように本実施の形態は多孔質発光層２において、蛍光体密度に差のある箇所を規則的にパターン状に形成し、蛍光体密度の小さい箇所を放電分離手段とすることを特徴とするものである。蛍光体密度の小さい箇所の幅は３０μｍとした。
【００６７】
本実施の形態においては上述のように気孔率のかなり大きなセラミック繊維板に蛍光体を含有するペーストを発光色ごとにパターン状にスクリーン印刷することによって単位発光素子の集合体を形成する簡便な方法であり、図６に示すようにペーストが印刷された箇所では蛍光体密度は大きくなるが、そうでない箇所においては蛍光体が存在しないか又は存在してもその密度が小さくなる。こうすることにより、多孔質発光層と、前記多孔質発光層を支える基板と、前記多孔質発光層に近接して形成された放電を発生させる少なくとも一対の電極からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段を有する表示装置において、特に放電分離手段として多孔質発光層に蛍光体の存在しない箇所又は蛍光体密度の小さい箇所を設けた表示装置１を作製した。
次に、この表示装置１の発光作用について図６を参照しながら説明する。
【００６８】
図６に示すように、表示装置１を駆動するために一対の電極であるＡ電極６とＢ電極７の間に電界を印加すると電極間において沿面放電が発生し、その結果、電子や紫外光が放出される。電界は直流電界でもよいが、既述したように交流電界の方が効果的である。
本実施の形態においても沿面放電は電界の印加により継続して生じ、その際発生した電子や紫外光が蛍光体の発光中心に衝突し、単位発光素子を形成した箇所、すなわち上述の蛍光体粒子を含有するペーストが印刷された蛍光体密度の大きい箇所（ｄ）において蛍光体粒子３が励起されて発光する。ペーストを印刷しなかった箇所、すなわち蛍光体の存在しない箇所又は蛍光体密度の小さい箇所（ｔ）は発光しない。
【００６９】
なお、印加する交流電界の波形を正弦波や鋸歯波から矩形波に変えることにより、また周波数を数十Hzから数千Hz上げることで沿面放電による電子や紫外光の放出が非常に激しくなり、発光輝度が向上する。また、交流電界の電圧値を上げるに従いバースト波が発生する。バースト波の発生周波数は正弦波ではピークの直前、ノコギリ波や矩形波ではピ−ク時に発生し、バースト波の電圧を上げるに従い発光輝度が向上した。いったん沿面放電が開始されると、紫外光や可視光線も発生するので、これらの光線による蛍光体粒子３の劣化を抑制する必要があり、発光開始後には電圧を低減させる方が好ましい。
【００７０】
本実施の形態においては、多孔質発光層の厚さに対して約０．８５〜１．８ｋV／ｍｍの電界を印加して蛍光体粒子３を発光させて、その後約０．６０〜１．２ｋV／ｍｍの交流電界を印加することにより、沿面放電を継続して行わせて蛍光体２の発光を持続させた。印加する電界は大きいと電子や紫外光の発生を促進するが、小さいとそれらの発生は不十分になる。また、放電時の電流値は０．１ｍA以下であり、発光がはじまると電圧を印加時の５０〜８０％程度に低下させても発光が確認された。
【００７１】
本実施の形態においては駆動を大気中で行ったが、不活性ガス中や減圧された気体中で実施しても同様に発光することを確認した。
【００７２】
本実施の形態の表示装置によれば、沿面放電による発光であるために、従来のように表示装置の作製に際して薄膜形成プロセスを用いることがなく、真空系やキャリア増倍層を必要としないので構造が簡単であり製造も容易である。また発光効率が良好であり、大画面ディスプレイにしたときの消費電力が比較的小さい表示装置を提供することができる。
【００７３】
本実施の形態はセラミック繊維板に各種の蛍光体粒子を含有するペーストを印刷することによってセラミック繊維板に蛍光体粒子を担持させて単位発光素子の集合体を所定のパターン状に形成する簡便な方法である。そのため、図６に示すようにペーストが印刷された箇所では蛍光体密度は大きくなるが、ペーストが印刷されていない箇所においては蛍光体が存在しないか又は存在してもその密度が比較的小さくなり、このような領域においては多孔質発光層が発光しない。本実施の形態は多孔質発光層からなる単位発光素子の境界に放電分離手段として隔壁を設置する代わりに、多孔質発光層において蛍光体粒子がない箇所又は蛍光体密度の小さい箇所を形成し、これを放電分離手段としたものであり、非常に簡便な方法で発光の際のクロストークを回避させることができるものである。
【００７４】
本実施の形態の表示装置によれば、沿面放電による発光であるために、従来のように表示装置の作製に際して薄膜形成プロセスを用いることがなく、真空容器やキャリア増倍層を必要としないので構造が簡単であり、製造も容易である。また、発光効率が良好であり、大画面ディスプレイにしたときの消費電力が比較的小さい表示装置を提供することができる。本実施の形態は単位発光素子の境界に隔壁や空隙を設けることなく、多孔質発光体における蛍光体密度の小さい箇所を形成し、これを放電分離手段とすることにより、発光のクロストークを回避することに特徴を有するものである。
【００７５】
（実施の形態４）
図７を参照しながら、多孔質発光層と、前記多孔質発光層を支える基板と、前記多孔質発光層に近接して形成された放電を発生させる少なくとも一対の電極からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段を有する表示装置において、特に放電分離手段として多孔質発光層に気孔率の小さい箇所を設けた表示装置について説明する。
【００７６】
図７は本実施の形態における表示装置の断面図であり、図において１は表示装置、２は多孔質発光層、３は蛍光体粒子、４は電気絶縁層、５は基板、６はＡ電極、７はＢ電極、８は蓋、（ｐ）は気孔率の大きい箇所及び（ｎ）は気孔率の小さい箇所である。
【００７７】
本実施の形態における多孔質発光層の気孔率は一様ではなく、場所によって気孔率に差を設けてあり、特に気孔率の小さい箇所を蛍光体粒子の有無によらず放電分離手段として利用するものである。単位発光素子及び気孔率の小さい箇所の寸法は、実施の形態１と同様にした。
【００７８】
セラミックの基板５の上にＷペイントを３０μｍの厚さに焼き付けてＡ電極６を形成した。次に、ＭｇＯ等の金属酸化物からなる電気絶縁層４で表面を被覆した蛍光体粒子３を実施の形態１と同様の方法で作製する。蛍光体粒子３として、平均粒径が２〜３μｍのＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+（青）、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ2+（緑）、ＹＢＯ3：Ｅｕ3+（赤）等の無機化合物を用いることが可能である。
【００７９】
電気絶縁層４を有する蛍光体粒子５０ｗｔ％に対してα−テレピネオール５０ｗｔ％を混練したペーストを所定のパターン状にスクリーン印刷して乾燥を繰り返し、印刷された厚さが数〜１００μｍになるように調整した。こうして得られた基板５をＮ2雰囲気中において、比較的高温の１２５０℃で５時間にわたって熱処理を施して、図７に示すよう大凡数〜８０μｍの厚さの気孔率の小さい箇所（ｎ）を形成した。ここでの気孔率は１０％以下であり、このような気孔率の下では沿面放電は発生しなくなり、放電分離手段として機能させることが可能になる。なお、気孔率の小さい箇所を形成する際に、上記のペーストに適量のガラス粉末を含めたものを用いると、比較的低温度で形成することが可能になる。
【００８０】
しかるのちに、多孔質発光層からなる単位発光素子を形成するために、基板５に上記の蛍光体粒子を含有するペーストを発光色毎に所定のパターン状にスクリーン印刷してから乾燥することを複数回にわたって繰り返し、印刷された厚さが数〜１００μｍになるように調整した。こうして得られた基板５をＮ2雰囲気中において、４００〜５８０℃で２〜５時間にわたって熱処理することにより、前記の基板５の上に大凡数〜８０μｍの厚さを有する単位発光素子の集合体を形成した。この場合、熱処理温度が比較的低く設定されているため、単位発光素子の気孔率は大きくなる。図７に示すように気孔率の大きな箇所（ｐ）が多孔質発光層からなる単位発光素子に相当し、その焼結密度は理論密度の５０〜９０％の範囲である。気孔率が非常に大きくなり上記の範囲を越えると、発光効率が低下することや多孔質発光層の内部で空気放電を発生させる原因になり好ましくない。逆に、気孔率が小さくなり、１０％以下になると沿面放電の発生を阻害する。また、焼結密度が理論密度の５０〜９０％の範囲は発光体粒子が三次元的に隣り合うように点接触している状態に近いものと推定される。
【００８１】
本実施の形態は上述したように、図７の多孔質発光層２において気孔率に差を設けることによって、特に気孔率の小さい箇所を放電分離手段とすることを特徴とするものである。
【００８２】
気孔率に差を有する多孔質発光層を形成した後に、Ａｇ電極ペーストを３０μｍの厚さに所定の位置に焼き付けることによりＢ電極を形成したガラス板等の透光性の蓋８を基板５の全体を覆うように密着させると、図７に示す本実施の形態における表示装置１が得られる。
【００８３】
上述のようにして、本実施の形態においては多孔質発光層２と、前記多孔質発光層を支える基板５と、前記多孔質発光層に近接して形成された放電を発生させる少なくとも一対の電極からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段を有する表示装置において、特に放電分離手段として多孔質発光層に気孔率の小さい箇所を設けた表示装置を作製することができる。
【００８４】
なお、図７の表示装置１で多孔質発光層の気孔率の小さい箇所（ｎ）は蛍光体粒子又はそれを含有するものからなるものであるが、必ずしも蛍光体粒子を含まなくてもよく、セラミックやガラスの粒子だけで気孔率の小さい箇所を形成しても差し支えない。また、ガラスペーストを用いると、経済性にも優れ比較的低い焼結温度で気孔率の小さい箇所（ｎ）を容易に形成することができるため好都合である。蛍光体粒子を含まないガラスを主成分とするガラスペーストと蛍光体粒子を含有する既述のペーストをそれぞれ調製し、それらを所望の箇所に別々に基板５にスクリーン印刷して乾燥してから、Ｎ2雰囲気中において４００〜５８０℃で２〜５時間にわたって焼成することにより、多孔質発光層からなる気孔率の大きい箇所（ｎ）と放電分離手段としての気孔率の小さい箇所（ｎ）を同時に形成することが可能である。このようにして得られた表示装置１の断面図を図８に示す。
【００８５】
次に、この表示装置１の発光作用について図７と図８を参照しながら説明する。
【００８６】
図７と図８に示すように表示装置１を駆動するために、一対の電極であるＡ電極６とＢ電極７の間に電界を印加すると電極間、すなわち多孔質発光層２における気孔率の大きい箇所（ｐ）において内部で沿面放電が発生し、気孔率の小さい箇所（ｎ）においては発生しない。その結果、気孔率の大きい箇所（ｐ）において電子や紫外光が放出される。電界は直流電界でもよいが、既述したように交流電界の方が効果的である。
【００８７】
本実施の形態においても沿面放電は電界の印加により継続して生じ、その際発生した電子や紫外光が蛍光体の発光中心に衝突し、多孔質発光層２の蛍光体粒子３が励起されて発光する。
【００８８】
なお、印加する交流電界の波形を正弦波や鋸歯波から矩形波に変えることにより、また周波数を数十Hzから数千Hz上げることで沿面放電による電子や紫外光の放出が非常に激しくなり、発光輝度が向上する。
【００８９】
また、交流電界の電圧値を上げるに従いバースト波が発生する。バースト波の発生周波数は正弦波ではピークの直前、ノコギリ波や矩形波ではピ−ク時に発生し、バースト波の電圧を上げるに従い発光輝度が向上した。いったん沿面放電が開始されると、紫外光や可視光線も発生するので、これらの光線による蛍光体粒子３の劣化を抑制する必要があり、発光開始後には電圧を低減させる方が好ましい。
【００９０】
本実施の形態においては、多孔質発光層の厚さに対して約０．８０〜１．７ｋV／ｍｍの電界を印加して蛍光体粒子３を発光させて、その後約０．５５〜１．１ｋV／ｍｍの交流電界を印加することにより、沿面放電を継続して行わせて蛍光体２の発光を持続させた。印加する電界は大きいと電子や紫外光の発生を促進するが、小さいとそれらの発生は不十分になる。また、放電時の電流値は０．１ｍA以下であり、発光がはじまると電圧を印加時の５０〜８０％程度に低下させても発光が継続することが確認された。
【００９１】
本実施の形態においては駆動を大気中で行ったが、不活性ガス中や減圧された気体中で実施しても同様に発光することを確認した。
【００９２】
上述のようにして、本実施の形態においては多孔質発光層と、前記多孔質発光層を支える基板と、前記多孔質発光層に近接して形成された放電を発生させる少なくとも一対の電極からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段を有する表示装置において、特に放電分離手段として多孔質発光層に気孔率の小さい箇所を設けることにより表示装置を作製した。そのため、図７と図８に示すように、多孔質発光層において気孔率の大きい箇所（ｐ）では沿面放電が容易に発生し、その結果蛍光体粒子が発光するのに対して、気孔率の小さい箇所（ｎ）ではほとんど発光しない。このように、本実施の形態においては、特に多孔質発光層の放電分離手段として気孔率の小さい箇所を設けることにより、発光の際のクロストークを回避するものである。
【００９３】
本実施の形態の表示装置によれば、沿面放電による発光であるために、従来のように表示装置の作製に際して薄膜形成プロセスを用いることがなく、真空容器やキャリア増倍層を必要としないので構造が簡単であり、製造も容易である。また、発光効率が良好であり、大画面ディスプレイにしたときの消費電力が比較的小さい表示装置を提供することができる。本実施の形態は多孔質発光体において気孔率の小さい箇所を放電分離手段として用いるもので、簡便な方法で発光のクロストークを回避することができるといった特徴を有するものである。
【００９４】
（実施の形態５）
図９と図１０を参照しながら、多孔質発光層と、前記多孔質発光層を支える基板と、前記多孔質発光層に近接して形成された放電を発生させる少なくとも一対の電極からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段を有する表示装置において、特に放電分離手段として多孔質発光層に放電距離の大きい部分を設けた表示装置について説明する。
【００９５】
図９と図１０は本実施の形態における表示装置の断面図であり、これらの図において１は表示装置、２は多孔質発光層、３は蛍光体粒子、４は電気絶縁層、５は基板、６ａ、６ｂ、６ｃはＡ電極、７ａ、７ｂ、７ｃはＢ電極、８は蓋及び１７は背後電極である。
【００９６】
図９に示すように、ガラス製の基板５に無機繊維からなるセラミック板（厚さが約１ｍｍ、Ａｌ2Ｏ3−ＣａＯ−ＳｉＯ2系で気孔率が約４５％のセラミック繊維板）にコロイダルシリカを用いて貼付した。
【００９７】
蛍光体粒子３として、平均粒径が２〜３μｍのＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+（青）、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ2+（緑）、ＹＢＯ3：Ｅｕ3+（赤）の３種類の無機化合物を用いることが可能である。
【００９８】
次に、実施の形態１と同様に表面を電気絶縁層で被覆した蛍光体粒子５０ｗｔ％に対してα−テレピネオール４５ｗｔ％、エチルセルロース５ｗｔ％を混練したペーストを発光色毎に調製する。それぞれのペーストを上記のセラミック板にストライプ状に隙間を空けずに規則的にスクリーン印刷してから、１２０〜１５０℃の温度で１０〜３０分間乾燥する。このような操作を複数回繰り返して、図９にその断面を示すように蛍光体粒子をセラミック板に担持させた多孔質発光層を有する基板５を作製した。しかるのちに、透明なガラス板からなる蓋８にＡｇ電極ペーストを厚さ３０μｍになるように所定のパターンに焼き付けてＡ電極６ａ、６ｂ及び６ｃとＢ電極７ａ、７ｂ及び７ｃをそれぞれ形成した。その際、Ａ電極６ａとＢ電極７ａの電極距離（ｓ）はＢ電極７ａとＡ電極６ｂの電極距離（ｌ）より短くしてあり、以下同様にＡ電極６ｂとＢ電極７ｂの距離はＢ電極７ｂとＡ電極６ｃの距離より短くしてある。このように電極を形成した蓋８を最終的に多孔質発光層の上にコロイダルシリカで貼付して図９に示すような表示装置１を作製した。このようにすれば、交流電圧をＡ電極６ａとＢ電極７ａ、Ａ電極６ｂとＢ電極７ｂ及びＡ電極６ｃとＢ電極７ｃの間に共通の電源を用いてそれぞれ印加すると電極距離の短いＡ電極６ａとＢ電極７ａ、Ａ電極６ｂとＢ電極７ｂ及びＡ電極６ｃとＢ電極７ｃの間における多孔質発光層は発光するが、電極距離の長いＢ電極７ａとＡ電極６ｂ、やＢ電極７ｂとＡ電極６ｃの間では発光しないので、このような箇所は放電分離手段として機能していることになる。
【００９９】
上述のように本実施の形態においては多孔質発光層と、前記多孔質発光層を支える基板と、前記多孔質発光層に近接して形成された放電を発生させる少なくとも一対の電極からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段を有する表示装置において、特に放電分離手段として多孔質発光層に放電距離の大きい部分を設けることを特徴とするものである。単位発光素子の１単位の面積は、縦約５１０μｍ×横約１７０μｍとした。
【０１００】
次に、この表示装置１の発光作用について図９を参照しながら説明する。
【０１０１】
図９に示すように表示装置１を駆動するために、一対の電極であるＡ電極６ａとＢ電極７ａ、Ａ電極６ｂとＢ電極７ｂ及びＡ電極６ｃとＢ電極７ｃの間に交流電圧を印加すると、電極間距離の短いこれらの電極間（ｓ）においては沿面放電が発生するのに対して、電極間距離の長いＢ電極７ａとＡ電極６ｂ、やＢ電極７ｂとＡ電極６ｃの電極間（ｌ）では沿面放電は発生しにくい。
【０１０２】
本実施の形態においても沿面放電は電界の印加により継続して生じ、その際発生した電子や紫外光が蛍光体の発光中心に衝突し、多孔質発光層２の蛍光体粒子３が励起されて発光する。なお、印加する交流電界の波形を正弦波やノコギリ波から矩形波に変えることにより、また周波数を数十Hzから数千Hz上げることで沿面放電による電子や紫外光の放出が非常に激しくなり、発光輝度が向上する。
【０１０３】
また、交流電界の電圧値を上げるに従いバースト波が発生する。バースト波の発生周波数は正弦波ではピークの直前、ノコギリ波や矩形波ではピ−ク時に発生し、バースト波の電圧を上げるに従い発光輝度が向上した。いったん沿面放電が開始されると、紫外光や可視光線も発生するので、これらの光線による蛍光体粒子３の劣化を抑制する必要があり、発光開始後には電圧を低減させる方が好ましい。
【０１０４】
本実施の形態においては、多孔質発光層の厚さに対して約０．６０〜１．２ｋV／ｍｍの電界を印加して蛍光体粒子３を発光させて、その後約０．４０〜０．８０ｋV／ｍｍの交流電界を印加することにより、沿面放電を継続して行わせて蛍光体２の発光を持続させた。印加する電界は大きいと電子や紫外光の発生を促進するが、小さいとそれらの発生は不十分になる。また、放電時の電流値は０．１ｍA以下であり、発光がはじまると電圧を印加時の５０〜８０％程度に低下させても発光が確認された。
【０１０５】
本実施の形態においては駆動を大気中で行ったが、不活性ガス中や減圧された気体中で実施しても同様に発光することを確認した。
【０１０６】
本実施の形態の表示装置によれば、沿面放電による発光であるために、従来のように表示装置の作製に際して薄膜形成プロセスを用いることがなく、真空容器やキャリア増倍層を必要としないので構造が簡単であり、製造も容易である。また、発光効率が良好であり、大画面ディスプレイにしたときの消費電力が比較的小さい表示装置を提供することができる。
【０１０７】
本実施の形態はセラミック繊維板に蛍光体粒子を含有するペーストを所望の位置に印刷することによってセラミック繊維板に蛍光体粒子を担持させて多孔質発光層を形成し、上述したように多孔質発光層に設けられる電極間の距離を調整し、特に放電分離手段として多孔質発光層に放電距離の大きい部分を設けることにより、発光の際のクロストークを回避することに特徴がある。
【０１０８】
なお、本実施の形態においては、図１０に示すように上記の一対の電極とは別に更なる他の電極を背後電極として付加することも可能である。この場合、背後電極１７をあらかじめ形成した基板５を用いて、上述と同様の方法で表示装置１を作製することができる。具体的には背後電極１７は一対の電極であるＡ電極やＢ電極を形成した方法と同様にＡｇ電極ペーストを焼き付けることにより形成し、その際図示したように背後電極１７は一対の電極であるＡ電極６とＢ電極７の真下に位置するように形成する。こすることにより沿面放電が伸長し易くなり、比較的低電圧で効率よく放電を発生させることが可能になり、表示装置の駆動電圧の低減に寄与することができる。
【０１０９】
背後電極を形成した場合、多孔質発光層の厚さに対して約０．５５〜１．１ｋV／ｍｍの電界を印加して蛍光体粒子３を発光させて、その後約０．３５〜０．７５ｋV／ｍｍの交流電界を印加することにより、沿面放電を継続して行わせて蛍光体粒子３の発光を持続させた。また、放電時の電流値は０．１ｍA以下であり、発光がはじまると電圧を印加時の５０〜８０％程度に低下させても発光が継続することが確認された。本実施の形態においては駆動を大気中で行ったが、不活性ガス中や減圧された気体中で実施しても同様に発光することを確認した。
【０１１０】
本実施の形態の表示装置によれば、沿面放電による発光であるために、従来のように表示装置の作製に際して薄膜形成プロセスを用いることがなく、真空容器やキャリア増倍層を必要としないので構造が簡単であり、製造も容易である。また、発光効率が良好であり、大画面ディスプレイにしたときの消費電力が比較的小さい表示装置を提供することができる。また、本実施の形態は多孔質発光層に放電分離手段として放電距離の大きい箇所を設けることにより、簡便な方法で発光のクロストークを回避するものである。
【０１１１】
（実施の形態６）
図１１乃至図１３を参照しながら、多孔質発光層と、前記多孔質発光層を支える基板と、前記多孔質発光層に近接して形成された放電を発生させる少なくとも一対の電極からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段を有する表示装置において、特に多孔質発光層について説明する。図１１は実施の形態１で既述したものと同様の多孔質発光層２の拡大断面図であり、図１２と図１３は本実施の形態における多孔質発光層の拡大断面図である。図１１乃至図１３において、２は多孔質発光層、３は蛍光体粒子、４は電気絶縁層、及び１０は電気絶縁性繊維である。
【０１１２】
本実施の形態においては蛍光体粒子表面の電気絶縁層の有無によらず、蛍光体粒子とセラミックやガラス等の電気絶縁性繊維１０からなる多孔質発光層２を形成した。
【０１１３】
電気絶縁性繊維１０の一例として、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＣａＯ系の繊維を使用し、その直径は０．１〜５μｍ、長さは０．５〜２０μｍであることが好ましく、この範囲のサイズの繊維を蛍光体粒子２部、繊維１部の割合で混合して用いることにより気孔率が比較的大きくなり、その結果沿面放電が多孔質発光層内部で容易に発生するようになり好ましいものとなる。本実施の形態においては多孔質発光層を形成する際に、蛍光体粒子と電気絶縁性繊維の混合物５０ｗｔ％に対してα−テレピネオール４５ｗｔ％、エチルセルロース５ｗｔ％を混練したペーストを調製し、実施の形態１と同様に前記のペーストをパターン状に所望の箇所にスクリーン印刷してから乾燥する操作を複数回繰り返し、印刷された厚さが数〜１００μｍになるように調整した。このようにして得られた電気絶縁性繊維１０を含有する多孔質発光層の拡大断面図を図１２と図１３に示す。図１２は蛍光体粒子３と電気絶縁性繊維１０からなる多孔質発光層２であり、図１３は表面が電気絶縁層４で被覆された蛍光体粒子３と電気絶縁性繊維からなる多孔質発光層である。また、Ａ電極、Ｂ電極及び隔壁の形成は実施の形態１と同様の方法で実施することにより、最終的に表示装置を作製した。
【０１１４】
電気絶縁性繊維としてＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＣａＯ系の繊維を選定した理由は、熱的、化学的に安定で体積抵抗率が１０9Ω・ｃｍ以上であること、多孔質発光層において５０〜９０％の大きな気孔率が容易に得られること、及び繊維の表面で放電が発生し易く結果的に多孔質発光層全体で沿面放電の発生が可能になることからである。なお、上記の電気絶縁性繊維以外にＳｉＣ、ＺｎＯ、ＴｉＯ2、ＭｇＯ、ＢＮ、Ｓｉ3Ｎ4系のものを含有する電気絶縁性繊維を用いてもほぼ同様の結果が得られる。
【０１１５】
本実施の形態の表示装置においても沿面放電は一対の電極に電界を印加することにより継続して生じ、その際発生した電子や紫外光が多孔質発光層の蛍光体の発光中心に衝突し、蛍光体粒子３が励起されて発光する。
【０１１６】
なお、印加する交流電界の波形を正弦波やノコギリ波から矩形波に変えることにより、また周波数を数十Hzから数千Hz上げることで沿面放電による電子や紫外光の放出が非常に激しくなり、発光輝度が向上する。また、交流電界の電圧値を上げるに従いバースト波が発生する。バースト波の発生周波数は正弦波ではピークの直前、ノコギリ波や矩形波ではピ−ク時に発生し、バースト波の電圧を上げるに従い発光輝度が向上した。いったん沿面放電が開始されると、紫外光や可視光線も発生するので、これらの光線による蛍光体粒子３の劣化を抑制する必要があり、発光開始後には電圧を低減させる方が好ましい。
【０１１７】
本実施の形態のように、多孔質発光層に電気絶縁性繊維を含む場合には蛍光体粒子表面の電気絶縁層の有無によらず、実施の形態１の場合よりやや低い電圧の印加で発光した。その理由は本実施の形態の蛍光体粒子と電気絶縁性繊維の混合物を含めて調製したペーストを用いると、多孔質発光層において好ましい気孔率が得られるからであると考えられる。その際、蛍光体粒子の特性に及ぼす影響を考慮すれば蛍光体粒子の表面は酸化物で被覆する方が望ましい。
【０１１８】
多孔質発光層の厚さに対して約０．６５〜１．３ｋV／ｍｍの電界を印加して蛍光体粒子３を発光させて、その後約０．４５〜０．９０ｋV／ｍｍの交流電界を印加することにより、沿面放電を継続して行わせて蛍光体２の発光を持続させた。印加する電界は大きいと電子や紫外光の発生を促進するが、小さいとそれらの発生は不十分になる。また、放電時の電流値は０．１ｍA以下であり、発光がはじまると電圧を印加時の５０〜８０％程度に低下させても発光が継続することが確認された。
【０１１９】
本実施の形態においては駆動を大気中で行ったが、不活性ガス中や減圧された気体中で実施しても同様に発光することを確認した。
【０１２０】
本実施の形態の表示装置によれば、沿面放電による発光であるために、従来のように表示装置の作製に際して薄膜形成プロセスを用いることがなく、真空系やキャリア増倍層を必要としないので構造が簡単であり、製造や加工も容易である。また、発光効率が良好であり、大画面ディスプレイにしたときの消費電力が比較的小さい表示装置を提供することができる。また、本実施の形態においては単位発光素子の境界に実施の形態１と同様に放電分離手段として隔壁が設置されているので、発光の際のクロストークを容易に回避することが可能である。
【０１２１】
（実施の形態７）
図１４を参照しながら、多孔質発光層、前記多孔質発光層を支える基板、及び前記多孔質発光層に近接して形成された放電を発生させる少なくとも一対の電極からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段を有する表示装置の動作について説明する。
【０１２２】
図１４は本実施の形態における表示装置の分解斜視図であり、図１４において１は表示装置、２は多孔質発光層、５は基板、８は蓋、１２は空間、１８はＸ電極（アドレス電極）及び１９はＹ電極（表示電極）である。
【０１２３】
図１４に示すように、本実施の形態の表示装置１においては基板５の上にＸ電極１８が形成され、Ｘ電極１８の上に多孔質発光層２からなる単位発光素子が規則的に配置されていて単位発光素子のアレイが形成されている。また、蓋８には基板５と同様に、Ｙ電極１９がＸ電極１８に交差するように形成されていてこのような蓋８を多孔質発光層からなる単位発光素子のアレイに密接させることにより、最終的に図１４に示すような表示装置１が構成される。本実施の形態におけるＸ電極とＹ電極は既述した実施の形態のＡ電極とＢ電極にそれぞれ対応させることも可能であるが、場合によっては別に設置するようにしてもよい。
【０１２４】
このようにして、多孔質発光層と前記多孔質発光層を支える基板と前記多孔質発光層に近接して形成した放電を発生させる一対の電極からなる複数の単位発光素子を規則的に配置し、前記単位発光素子間に放電分離手段を有する表示装置が得られることになる。なお、前記単位発光素子間にはわかり易いために隔壁を設けずに、特に各単位発光素子は空間からなる放電分離手段により隔てられている。単位発光素子及び隔壁の寸法は、実施の形態１と同様にした。
【０１２５】
このように構成された本実施の形態における表示装置１においては多孔質発光層に２次元の映像を表示することができる。すなわち、本実施の形態の表示装置１においては所謂単純マトリックス駆動が可能であり、Ｘ電極に順次パルス信号を送り、そのタイミングに合わせてＹ電極にＯＮ／ＯＦＦ情報を入れることによりＸ電極とＹ電極の交差する箇所の画素をＯＮ／ＯＦＦに応じて発光させて１ラインを表示する。走査パルスを順次切り替えることにより、２次元の像が表示できる。また、マトリックス状に配置された画素の１つ１つにトランジスタを置き、それぞれの画素をＯＮ／ＯＦＦすることによりアクティブ駆動も可能になる。本実施の形態においてはクロストークの影響はほとんどないが、実施の形態１で既述したように、単位発光素子間に隔壁を設けると発光のクロストークをほぼ完全に回避させることができる。
【０１２６】
なお、本実施の形態1から７において、Ａｇペーストで電極を作製する際の厚みは、３０μｍとしたが、蛍光体層の厚みが薄いときには、蛍光体の厚みに適切な厚みを選択することにより、その効果は何ら変わるものではない。
【０１２７】
また、蓋の材質としては基板の同様のガラスを用いても良いが、その他、電気絶縁性の有する素材であれば、樹脂基板などを用いても同様に実施可能である。さらに、電極を形成させた蛍光体上に無機もしくは有機材料からなる薄膜等を形成しても同様に実施可能である。
さらに、基板と蛍光体層、もしくは蓋と蛍光体層との間に間隙を設けても本発明の効果は何ら変わるものではない。また、この間隙に大気中や不活性ガス中や減圧された気体中で発光させても同様に実施可能である。
【０１２８】
また、本実施の形態1から７に記載の多孔質蛍光体において、多孔質蛍光体に接する形で、比誘電率が１００以上（室温下、１ｋＨｚ、バイアス１Ｖ印加時）の誘電体であるＳｒＴｉＯ3、ＭｇＴｉＯ3、ＴｉＯ2やＢａＴｉＯ3やＰＺＴなどの強誘電体など具備した構造に、交流電界や直流電界を印加しても同様に発光する表示装置として実施可能であり、より高い発光効率を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明は単位発光素子として多孔質発光層を用いるものであり、簡単な構成により発光が得られることから表示装置の発光体として有用である。また、本発明は多孔質発光層での沿面放電による発光であるために、従来のような蛍光体層の形成に薄膜形成プロセス使用することがなく、真空容器やキャリア増倍層も必要としないので製造が容易であるという特徴を有するものであり、かつ消費電力も少ないことから大型ディスプレイの作製に有用である。さらに、本発明は多孔質発光層を単位発光素子とする表示装置であり、放電分離手段の設置が比較的容易であることから発光のクロストークの回避に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の実施の形態１における表示装置の断面図。
【図２】本発明の実施の形態１における表示装置の製造工程を説明するための図。
【図３】本発明の実施の形態１における表示装置の製造工程を説明するための図。
【図４】本発明の実施の形態１における表示装置の製造工程を説明するための図。
【図５】本発明の実施の形態２における表示装置の断面図。
【図６】本発明の実施の形態３における表示装置の断面図。
【図７】本発明の実施の形態４における表示装置の断面図。
【図８】本発明の実施の形態４における表示装置の断面図。
【図９】本発明の実施の形態５における表示装置の断面図。
【図１０】本発明の実施の形態５における表示装置の断面図。
【図１１】本発明の実施の形態１における多孔質発光層の拡大断面図。
【図１２】本発明の実施の形態６における多孔質発光層の拡大断面図。
【図１３】本発明の実施の形態６における多孔質発光層の拡大断面図。
【図１４】本発明の実施の形７における表示装置の分解斜視図。
【図１５】非特許文献２における従来例の表示装置の断面図。
【図１６】特許文献３における従来例の表示装置の断面図。
【符号の説明】
【０１３１】
１  表示装置
２  多孔質発光層
３  蛍光体粒子
４  電気絶縁層
５  基板
６，６ａ，６ｂ，６ｃ  Ａ電極
７，７ａ，７ｂ，７ｃ  Ｂ電極
８  蓋
１０  電気絶縁性繊維
１１  隔壁
１２  空間
１５  側壁
１７  背後電極
ｄ  蛍光体密度の大きい箇所
ｔ  蛍光体密度の小さい箇所
ｐ  気孔率の大きい箇所
ｎ  気孔率の小さい箇所
【図１】
2005222806.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005222806.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005222806.tif 000007
【図６】
2005222806.tif 000008
【図７】
2005222806.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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